忘備録-備忘録

技術的な備忘録

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扇形の描画

2020-05-26 20:35:35 | Linux
点を打つ関数pset()のみを使用して扇形(円弧)を描くプログラムを作成しました。基本となるアルゴリズム・プログラムはIoT-Kyoto.comの円弧を描いてみようを使わせてもらいました。円だけではなく楕円にも対応させています。グラフィックにはEGGX / ProCALLを使用しています。プログラムの作成はRaspberry Pi4で行っています。 

プログラムリスト
#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include <eggx.h> /* EGGX を使う時に必要 */

/*************************
 * 角度を0〜2πの間に変換する
 *  引数 double angle: 角度
 * 戻り値 0〜2πの間の角度
 */
double Rangle(double angle)
{
    while(angle<0) angle += 2*M_PI;
    while(angle>=2*M_PI) angle -= 2*M_PI;
    return angle;
}

/***************************
 * 楕円と中心から角度angleで伸びる直線との交点を求める
 * 引数  int x: 中心のx座標
 *      int y: 中心のy座標
 *      int rx: x方向半径
 *      int ry: y方向半径
 *      int angle: 角度(0〜2π)
 *    int px: 交点x座標
 *      int py: 交点y座標
 * 戻り値 なし
 */
void calcArcPoint(int x,int y,int rx,int ry,double angled,int *px,int *py)
{
    double r,a,b;
    angled = Rangle(angled);

    r=1.0;
    a=1.0/((double)rx*(double)rx);
    b=1.0/((double)ry*(double)ry);
         
    if(angled==M_PI/2) {            //90度
        *px = x;
        *py = y - ry;
    } else if(angled==M_PI*3/2) { //270度
        *px = x;
        *py = y + ry;
    } else {
        double m = tan(angled);
        *px = sqrt((r*r)/(a + b * m*m));
        *py = sqrt((r*m*r*m)/(a + b * m*m));

        if(angled<M_PI/2) {
            *px = x + *px;
            *py = y - *py;
        } else if(angled<M_PI) {
            *px = x - *px;
            *py = y - *py;
        } else if(angled<M_PI*3/2) {
            *px = x - *px;
            *py = y + *py;
        } else {
            *px = x + *px;
            *py = y + *py;
        }
    }
}
 
/*************************
 * フレームバッファに楕円を描く
 *  引数 int cx,cy: 円の中心座標
 *     int rx: x方向の半径
 *       int ry: y方向の半径
 *       double Sangle: 描画スタート角度
 *       double Eangle: 描画終了角度
 * 戻り値 なし
 */
void grArc(int win,int cx, int cy, int rx,int ry, double Sangle,double Eangle)
{
    int dx, dy, s ;
    int x1, y1, x2, y2, x3, y3, x4, y4 ;
    int sx,sy,ex,ey;
    int psx, psy, pex, pey, ss, es, i, j ;
    unsigned int pass[4] ;

    calcArcPoint(cx,cy,rx,ry,Sangle,&sx,&sy);
    calcArcPoint(cx,cy,rx,ry,Eangle,&ex,&ey);
    psx = sx - cx ;
    pex = ex - cx ;
    psy = sy - cy ;
    pey = ey - cy ;
                                // 始点の象限
    if (psx >= 0) {
        if (psy >= 0) ss = 3 ;
        else          ss = 0 ;
    } else {
        if (psy >= 0) ss = 2 ;
        else          ss = 1 ;
    }
                                // 終点の象限
    if (pex >= 0) {
        if (pey >= 0) es = 3 ;
        else          es = 0 ;
    } else {
        if (pey >= 0) es = 2 ;
        else          es = 1 ;
    }

    if (ss == es) {                                     // 始点終点の象限が同じ
        if (((psy <  0) && (psx >= pex)) ||
            ((psy >= 0) && (psx <= pex))) {
            for (i = 0 ; i < 4 ; i++) pass[i] = 0 ;     // 小円( < 90 )
            pass[ss] = 5 ;
        } else {
            for (i = 0 ; i < 4 ; i++) pass[i] = 1 ;     // 大円( > 270 )
            pass[ss] = 4 ;
        }
    } else {
        for (i = 0 ; i < 4 ; i++) pass[i] = 0 ;
        j = ss ;
        for (i = 0 ; i < 4 ; i++) {
            pass[j] = 1 ;                               // 全表示
            if (j == es) break ;
            ++j ;
            if (j > 3) j = 0 ;
        }
        pass[ss] = 2 ;                                  // 始点のみ
        pass[es] = 3 ;                                  // 終点のみ
    }
    
    if(rx>ry) {
        dx = rx ;
        s = rx ;
        dy = 0 ;

        while (dx >= dy) {
            unsigned int  flag ;
            int dxx = dx*ry/rx;
            int dyy = dy*ry/rx;
            x1 = cx + dx;
            x2 = cx - dx;
            x3 = cx + dy;
            x4 = cx - dy;
            y1 = cy + dyy;
            y2 = cy - dyy; 
            y3 = cy + dxx;
            y4 = cy - dxx;
            

            flag = 0x00 ;
                                            // 第1象限
            switch (pass[0]) {
                default:
                    break ;
                case    1:
                    flag = 0x03 ;
                    break ;
                case    2:
                    if ((x1 <= sx) && (y2 <= sy)) flag |= 0x01 ;
                    if ((x3 <= sx) && (y4 <= sy)) flag |= 0x02 ;
                    break ;
                case    3:
                    if ((x1 >= ex) && (y2 >= ey)) flag |= 0x01 ;
                    if ((x3 >= ex) && (y4 >= ey)) flag |= 0x02 ;
                    break ;
                case    4:
                    if (((x1 <= sx) || (x1 >= ex)) && ((y2 <= sy) || (y2 >= ey))) flag |= 0x01 ;
                    if (((x3 <= sx) || (x3 >= ex)) && ((y4 <= sy) || (y4 >= ey))) flag |= 0x02 ;
                    break ;
                case    5:
                    if ((x1 <= sx) && (x1 >= ex) && (y2 <= sy) && (y2 >= ey)) flag |= 0x01 ;
                    if ((x3 <= sx) && (x3 >= ex) && (y4 <= sy) && (y4 >= ey)) flag |= 0x02 ;
                    break ;
            }
                                            // 第2象限
            switch (pass[1]) {
                default:
                    break ;
                case    1:
                    flag |= 0x0C ;
                    break ;
                case    2:
                    if ((x4 <= sx) && (y4 >= sy)) flag |= 0x04 ;
                    if ((x2 <= sx) && (y2 >= sy)) flag |= 0x08 ;
                    break ;
                case    3:
                    if ((x4 >= ex) && (y4 <= ey)) flag |= 0x04 ;
                    if ((x2 >= ex) && (y2 <= ey)) flag |= 0x08 ;
                    break ;
                case    4:
                    if (((x4 <= sx) || (x4 >= ex)) && ((y4 >= sy) || (y4 <= ey))) flag |= 0x04 ;
                    if (((x2 <= sx) || (x2 >= ex)) && ((y2 >= sy) || (y2 <= ey))) flag |= 0x08 ;
                    break ;
                case    5:
                    if ((x4 <= sx) && (x4 >= ex) && (y4 >= sy) && (y4 <= ey)) flag |= 0x04 ;
                    if ((x2 <= sx) && (x2 >= ex) && (y2 >= sy) && (y2 <= ey)) flag |= 0x08 ;
                    break ;
            }
                                            // 第3象限
            switch (pass[2]) {
                default:
                    break ;
                case    1:
                    flag |= 0x30 ;
                    break ;
                case    2:
                    if ((x2 >= sx) && (y1 >= sy)) flag |= 0x10 ;
                    if ((x4 >= sx) && (y3 >= sy)) flag |= 0x20 ;
                    break ;
                case    3:
                    if ((x2 <= ex) && (y1 <= ey)) flag |= 0x10 ;
                    if ((x4 <= ex) && (y3 <= ey)) flag |= 0x20 ;
                    break ;
                case    4:
                    if (((x2 >= sx) || (x2 <= ex)) && ((y1 >= sy) || (y1 <= ey))) flag |= 0x10 ;
                    if (((x4 >= sx) || (x4 <= ex)) && ((y3 >= sy) || (y3 <= ey))) flag |= 0x20 ;
                    break ;
                case    5:
                    if ((x2 >= sx) && (x2 <= ex) && (y1 >= sy) && (y1 <= ey)) flag |= 0x10 ;
                    if ((x4 >= sx) && (x4 <= ex) && (y3 >= sy) && (y3 <= ey)) flag |= 0x20 ;
                    break ;
            }
                                            // 第4象限
            switch (pass[3]) {
                default:
                    break ;
                case    1:
                    flag |= 0xC0 ;
                    break ;
                case    2:
                    if ((x3 >= sx) && (y3 <= sy)) flag |= 0x40 ;
                    if ((x1 >= sx) && (y1 <= sy)) flag |= 0x80 ;
                    break ;
                case    3:
                    if ((x3 <= ex) && (y3 >= ey)) flag |= 0x40 ;
                    if ((x1 <= ex) && (y1 >= ey)) flag |= 0x80 ;
                    break ;
                case    4:
                    if (((x3 >= sx) || (x3 <= ex)) && ((y3 <= sy) || (y3 >= ey))) flag |= 0x40 ;
                    if (((x1 >= sx) || (x1 <= ex)) && ((y1 <= sy) || (y1 >= ey))) flag |= 0x80 ;
                    break ;
                case    5:
                    if ((x3 >= sx) && (x3 <= ex) && (y3 <= sy) && (y3 >= ey)) flag |= 0x40 ;
                    if ((x1 >= sx) && (x1 <= ex) && (y1 <= sy) && (y1 >= ey)) flag |= 0x80 ;
                    break ;
            }

            if (flag & 0x01) pset(win,x1,y2) ;
            if (flag & 0x02) pset(win,x3,y4) ;
            if (flag & 0x04) pset(win,x4,y4) ;
            if (flag & 0x08) pset(win,x2,y2) ;
            if (flag & 0x10) pset(win,x2,y1) ;
            if (flag & 0x20) pset(win,x4,y3) ;
            if (flag & 0x40) pset(win,x3,y3) ;
            if (flag & 0x80) pset(win,x1,y1) ;

            s -= 2 * dy + 1 ;
            if (s < 0) {
                --dx ;
                s += 2 * dx ;
            }
            ++dy ;
        }
    } else {
        dx = 0 ;
        s = ry ;
        dy = ry ;

        while (dy >= dx) {
            unsigned int  flag ;
            int dxx = dx*rx/ry;
            int dyy = dy*rx/ry;
            x1 = cx + dxx;
            x2 = cx - dxx;
            x3 = cx + dyy;
            x4 = cx - dyy;
            y1 = cy + dy;
            y2 = cy - dy; 
            y3 = cy + dx;
            y4 = cy - dx;
            

            flag = 0x00 ;
                                            // 第1象限
            switch (pass[0]) {
                default:
                    break ;
                case    1:
                    flag = 0x03 ;
                    break ;
                case    2:
                    if ((x1 <= sx) && (y2 <= sy)) flag |= 0x01 ;
                    if ((x3 <= sx) && (y4 <= sy)) flag |= 0x02 ;
                    break ;
                case    3:
                    if ((x1 >= ex) && (y2 >= ey)) flag |= 0x01 ;
                    if ((x3 >= ex) && (y4 >= ey)) flag |= 0x02 ;
                    break ;
                case    4:
                    if (((x1 <= sx) || (x1 >= ex)) && ((y2 <= sy) || (y2 >= ey))) flag |= 0x01 ;
                    if (((x3 <= sx) || (x3 >= ex)) && ((y4 <= sy) || (y4 >= ey))) flag |= 0x02 ;
                    break ;
                case    5:
                    if ((x1 <= sx) && (x1 >= ex) && (y2 <= sy) && (y2 >= ey)) flag |= 0x01 ;
                    if ((x3 <= sx) && (x3 >= ex) && (y4 <= sy) && (y4 >= ey)) flag |= 0x02 ;
                    break ;
            }
                                            // 第2象限
            switch (pass[1]) {
                default:
                    break ;
                case    1:
                    flag |= 0x0C ;
                    break ;
                case    2:
                    if ((x4 <= sx) && (y4 >= sy)) flag |= 0x04 ;
                    if ((x2 <= sx) && (y2 >= sy)) flag |= 0x08 ;
                    break ;
                case    3:
                    if ((x4 >= ex) && (y4 <= ey)) flag |= 0x04 ;
                    if ((x2 >= ex) && (y2 <= ey)) flag |= 0x08 ;
                    break ;
                case    4:
                    if (((x4 <= sx) || (x4 >= ex)) && ((y4 >= sy) || (y4 <= ey))) flag |= 0x04 ;
                    if (((x2 <= sx) || (x2 >= ex)) && ((y2 >= sy) || (y2 <= ey))) flag |= 0x08 ;
                    break ;
                case    5:
                    if ((x4 <= sx) && (x4 >= ex) && (y4 >= sy) && (y4 <= ey)) flag |= 0x04 ;
                    if ((x2 <= sx) && (x2 >= ex) && (y2 >= sy) && (y2 <= ey)) flag |= 0x08 ;
                    break ;
            }
                                            // 第3象限
            switch (pass[2]) {
                default:
                    break ;
                case    1:
                    flag |= 0x30 ;
                    break ;
                case    2:
                    if ((x2 >= sx) && (y1 >= sy)) flag |= 0x10 ;
                    if ((x4 >= sx) && (y3 >= sy)) flag |= 0x20 ;
                    break ;
                case    3:
                    if ((x2 <= ex) && (y1 <= ey)) flag |= 0x10 ;
                    if ((x4 <= ex) && (y3 <= ey)) flag |= 0x20 ;
                    break ;
                case    4:
                    if (((x2 >= sx) || (x2 <= ex)) && ((y1 >= sy) || (y1 <= ey))) flag |= 0x10 ;
                    if (((x4 >= sx) || (x4 <= ex)) && ((y3 >= sy) || (y3 <= ey))) flag |= 0x20 ;
                    break ;
                case    5:
                    if ((x2 >= sx) && (x2 <= ex) && (y1 >= sy) && (y1 <= ey)) flag |= 0x10 ;
                    if ((x4 >= sx) && (x4 <= ex) && (y3 >= sy) && (y3 <= ey)) flag |= 0x20 ;
                    break ;
            }
                                            // 第4象限
            switch (pass[3]) {
                default:
                    break ;
                case    1:
                    flag |= 0xC0 ;
                    break ;
                case    2:
                    if ((x3 >= sx) && (y3 <= sy)) flag |= 0x40 ;
                    if ((x1 >= sx) && (y1 <= sy)) flag |= 0x80 ;
                    break ;
                case    3:
                    if ((x3 <= ex) && (y3 >= ey)) flag |= 0x40 ;
                    if ((x1 <= ex) && (y1 >= ey)) flag |= 0x80 ;
                    break ;
                case    4:
                    if (((x3 >= sx) || (x3 <= ex)) && ((y3 <= sy) || (y3 >= ey))) flag |= 0x40 ;
                    if (((x1 >= sx) || (x1 <= ex)) && ((y1 <= sy) || (y1 >= ey))) flag |= 0x80 ;
                    break ;
                case    5:
                    if ((x3 >= sx) && (x3 <= ex) && (y3 <= sy) && (y3 >= ey)) flag |= 0x40 ;
                    if ((x1 >= sx) && (x1 <= ex) && (y1 <= sy) && (y1 >= ey)) flag |= 0x80 ;
                    break ;
            }

            if (flag & 0x01) pset(win,x1,y2) ;
            if (flag & 0x02) pset(win,x3,y4) ;
            if (flag & 0x04) pset(win,x4,y4) ;
            if (flag & 0x08) pset(win,x2,y2) ;
            if (flag & 0x10) pset(win,x2,y1) ;
            if (flag & 0x20) pset(win,x4,y3) ;
            if (flag & 0x40) pset(win,x3,y3) ;
            if (flag & 0x80) pset(win,x1,y1) ;

            s -= 2 * dx + 1 ;
            if (s < 0) {
                --dy ;
                s += 2 * dy ;
            }
            ++dx ;
        }
    }
}

int main(int argc, char **argv)
{
    int win;
    gsetinitialattributes(DISABLE, BOTTOM_LEFT_ORIGIN); /*eggxの座標設定を通常のグラフィックスと同じに*/
    win = gopen(400,400); /* 400x400 ピクセルのグラフィックス用ウィンドゥを開く */
    newrgbcolor(win,255,0,0);
    grArc(win,200,200,150,80,0,M_PI/3);
    grArc(win,200,200,160,90,M_PI/3,M_PI*2/3);
    grArc(win,200,200,170,100,M_PI*2/3,M_PI);
    grArc(win,200,200,160,90,M_PI,M_PI*4/3);
    grArc(win,200,200,170,100,M_PI*4/3,M_PI*5/3);
    grArc(win,200,200,160,90,M_PI*5/3,0);
    newrgbcolor(win,0,255,0);
    grArc(win,200,200,100,150,0,M_PI);
    grArc(win,200,200,50,100,M_PI,0);
    grArc(win,200,200,75,125,M_PI/2,-M_PI/2);
    newrgbcolor(win,0,0,200);
    drawline(win,0,200,400,200);
    drawline(win,200,0,200,400);

    ggetch(); /* キー入力があるまで待つ */
    gclose(win); /* グラフィックス用ウィンドゥを閉じる */
    
    return 0;
}

実行結果


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